JP2011164252A - Display device, polarizing plate, and method for manufacturing polarizing plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置、偏光板、および偏光板の製造方法に関し、特に、太陽電池の表示部への実装および配置をより実用的に行うことができるようにした表示装置、偏光板、および製造方法に関する。 The present invention relates to a display device, a polarizing plate, and a method for manufacturing a polarizing plate, and in particular, a display device, a polarizing plate, and a manufacturing method capable of more practically mounting and arranging solar cells on a display unit. Regarding the method.
近年、フィルム基板を用いたフレキシブルな太陽光電池の技術革新が急激に発展している。例えば、フィルムなどの樹脂系の材料に、シリコン系ソーラセルなどの光電変換材料を実装する技術が開発されており、外壁や屋根などの建材にフレキシブルな太陽光電池が採用されている。 In recent years, technological innovation of flexible solar cells using film substrates has been rapidly developed. For example, a technique for mounting a photoelectric conversion material such as a silicon solar cell on a resin-based material such as a film has been developed, and a flexible solar cell is used for a building material such as an outer wall or a roof.
また、一般的に、ソーラセルは、光電変換機能を有する結晶材料が平面状に敷き詰められて構成されたデバイスであり、光吸収の効率を向上させるために黒色（または黒に近い色）とされていることが多い。そのため、モバイル機器やフラットパネル表示装置などの筐体にソーラセルを実装および配置することはデザイン的に不向きであり、例えば、表示装置の表示部にソーラセルを実装および配置させる技術が検討されている。 In general, a solar cell is a device in which a crystalline material having a photoelectric conversion function is laid in a flat shape, and is made black (or a color close to black) in order to improve the efficiency of light absorption. There are many. For this reason, mounting and arranging a solar cell in a housing such as a mobile device or a flat panel display device is unsuitable in terms of design. For example, a technique for mounting and arranging a solar cell on a display unit of a display device has been studied.
例えば、特許文献１には、バックライトユニットを有する透過型液晶表示装置であって、ＴＦＴ層の配線パターンに一致するようなパターンで形成された太陽電池が偏光板に接するように配置された表示装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a transmissive liquid crystal display device having a backlight unit, in which a solar cell formed in a pattern that matches a wiring pattern of a TFT layer is arranged so as to be in contact with a polarizing plate. An apparatus is disclosed.
ところで、特許文献１に開示されている表示装置では、ＴＦＴ層の配線パターンと太陽電池のパターンとを一致させるような高精度なアライメントが必要となるので、歩留まりが低下するという懸念などがあり、実用的ではなかった。 By the way, in the display device disclosed in Patent Document 1, since high-precision alignment is required to match the wiring pattern of the TFT layer and the pattern of the solar cell, there is a concern that the yield may be reduced. It was not practical.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、太陽電池の表示部への実装および配置をより実用的に行うことができるようにするものである。 This invention is made | formed in view of such a condition, and enables mounting and arrangement | positioning to the display part of a solar cell more practically.
本発明の第１の側面の表示装置は、透明基板により挟み込まれた液晶層により透過する光の偏光方向を制御して表示を行う表示制御手段と、前記表示制御手段の表面および裏面に配置され、前記表示制御手段に入射して透過する光を偏光する偏光手段とを備え、前記表示制御手段の表面および裏面の少なくとも一方に配置される前記偏光手段が、所定のピッチ以下の微細な複数の凹部および凸部が縞状に形成された基材部と、前記基材部の凹部の底面に沿って設けられた配線部と、前記配線部に接して配置され、前記凹部に沿った細長い形状の光電変換部とを有する。 The display device according to the first aspect of the present invention is disposed on the front and back surfaces of the display control means for controlling the polarization direction of the light transmitted by the liquid crystal layer sandwiched between the transparent substrates and the display control means. Polarizing means for polarizing the light that is incident on and transmitted through the display control means, and the polarizing means disposed on at least one of the front and back surfaces of the display control means includes a plurality of fine pitches having a predetermined pitch or less. A base material portion in which concave portions and convex portions are formed in stripes, a wiring portion provided along the bottom surface of the concave portion of the base material portion, and an elongated shape arranged in contact with the wiring portion and along the concave portion And a photoelectric conversion unit.
本発明の第２の側面の偏光板は、所定のピッチ以下の微細な凹部および凸部が縞状に形成された基材部と、前記基材部の凹部の底面に沿って設けられた配線部と、前記配線部に接して配置され、前記凹部に沿った細長い形状の光電変換部とを備える。 The polarizing plate according to the second aspect of the present invention includes a base material portion in which fine concave portions and convex portions having a predetermined pitch or less are formed in a stripe shape, and a wiring provided along the bottom surface of the concave portion of the base material portion. And an elongated photoelectric conversion portion disposed in contact with the wiring portion and extending along the concave portion.
本発明の第３の側面の偏光板の製造方法は、所定のピッチ以下の微細な凹部および凸部が縞状に形成された基材部を作製し、前記基材部の凹部の底面に沿って配線部を形成し、前記配線部に接して配置されるように、前記凹部に沿った細長い形状の光電変換部を形成するステップを含む。 According to the third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a polarizing plate, in which a base portion having fine concave portions and convex portions having a predetermined pitch or less formed in a striped shape is produced, and along the bottom surface of the concave portion of the base portion. Forming a wiring portion, and forming an elongated photoelectric conversion portion along the recess so as to be disposed in contact with the wiring portion.
本発明の第１乃至第３の側面においては、基材部に所定のピッチ以下の微細な凹部および凸部が縞状に形成され、その基材部の凹部の底面に沿って配線部が設けられ、その配線部に接して配置されるように凹部に沿った細長い形状の光電変換部が形成される。 In the 1st thru | or 3rd side surface of this invention, the fine recessed part and convex part below a predetermined pitch are formed in stripe form in the base material part, and a wiring part is provided along the bottom face of the recessed part of the base material part. Then, an elongated photoelectric conversion portion is formed along the recess so as to be disposed in contact with the wiring portion.
本発明の第１乃至第３の側面によれば、太陽電池の表示部への実装および配置をより実用的に行うことができる。 According to the 1st thru | or 3rd side surface of this invention, mounting and arrangement | positioning to the display part of a solar cell can be performed more practically.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明を適用した表示装置の一実施の形態の構成例を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of an embodiment of a display device to which the present invention is applied.
図１に示すように、表示装置１１は、バックライトユニット１２および液晶パネル１３を備えて構成される、いわゆる透過型液晶表示装置である。
As shown in FIG. 1, the
液晶パネル１３は、バックライトユニット１２側から順に、ソーラセル偏光板２１−１、ガラス基板２２、ＴＦＴ層２３、液晶層２４、保護膜２５、カラーフィルタ２６、ガラス基板２７、およびソーラセル偏光板２１−２が積層されて構成されている。
The liquid crystal panel 13 includes a solar cell polarizing plate 21-1, a
ソーラセル偏光板２１−１および２１−２は、バックライトユニット１２から照射される光を偏光し、ソーラセル偏光板２１と２８とでは、偏光方向が９０度で異なるように配置される。
Solar cell polarizing plates 21-1 and 21-2 polarize the light emitted from the backlight unit 12, and the solar
ガラス基板２２および２７は、ＴＦＴ層２３および液晶層２４からなる表示制御手段を挟み込み、その強度を確保するための透明の基板である。ＴＦＴ層２３は、液晶層２４の各画素を構成する素子を制御するための薄型のトランジスタが設けられる層である。液晶層２４は、ＴＦＴ層２３による制御に従って、透過する光の偏光方向を制御する層である。保護膜２５は、カラーフィルタ２６を保護するための層であり、カラーフィルタ２６は、三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の光を透過させるフィルタである。
The
ここで、ソーラセル偏光板２１−１および２１−２は、ナノインクプリント技術を用いた凸版印刷方式で形成された樹脂に、スパッタなどで反射率の高い金属薄膜を封入することにより、樹脂内に微細なワイヤ（以下、適宜、ワイヤグリッドと称する）が狭ピッチで配置されて構成されている。このような偏光板は、ワイヤグリッド偏光板と称されており、例えば、一般的なヨウ素系偏光板よりも、高い透過率および反射率を実現している。 Here, the solar cell polarizing plates 21-1 and 21-2 are finely formed in a resin by encapsulating a metal thin film having a high reflectance by sputtering or the like in a resin formed by a relief printing method using a nano ink printing technique. Wires (hereinafter referred to as “wire grids” where appropriate) are arranged at a narrow pitch. Such a polarizing plate is called a wire grid polarizing plate and, for example, realizes higher transmittance and reflectance than a general iodine-based polarizing plate.
そして、ソーラセル偏光板２１−１および２１−２は、ワイヤグリッド部分に光電変換材料を封入することにより、液晶パネル１３に照射される光によって光電変換を行う機能を備えている。即ち、ソーラセル偏光板２１−１および２１−２は、バックライトユニット１２から照射される光を偏光する機能と、ソーラセルパネルとして発電する機能とを兼ね備えている。 The solar cell polarizing plates 21-1 and 21-2 have a function of performing photoelectric conversion by light irradiated on the liquid crystal panel 13 by enclosing a photoelectric conversion material in the wire grid portion. That is, the solar cell polarizing plates 21-1 and 21-2 have a function of polarizing the light emitted from the backlight unit 12 and a function of generating power as a solar cell panel.
液晶パネル１３の外側に配置されるソーラセル偏光板２１−２は、外光により光電変換を行うように、ワイヤグリッド部分の光電変換材料を外側に向けてガラス基板２７に直接的に固定される。一方、液晶パネル１３の内側（バックライトユニット１２側）に配置されるソーラセル偏光板２１−１は、バックライトユニット１２からの光、および、液晶パネル１３内部の迷光により発電を行うように、ワイヤグリッド部分の光電変換材料を内側に向けてガラス基板２２に直接的に固定される。なお、以下、適宜、ソーラセル偏光板２１−１と２１−２とを区別する必要がない場合、ソーラセル偏光板２１と称する。
The solar cell polarizing plate 21-2 disposed outside the liquid crystal panel 13 is directly fixed to the
次に、図２を参照して、ソーラセル偏光板２１の構成および製造方法について説明する。図２Ａには、不要な光電変換材料がリフトオフされる前の状態のソーラセル偏光板２１の断面図が示されており、図２Ｂには、不要な光電変換材料がリフトオフされた後の状態のソーラセル偏光板２１の断面図が示されている。
Next, the configuration and manufacturing method of the solar
ソーラセル偏光板２１は、格子状フィルム３１を基材とし、誘電体層３２−１、下層配線３３、光電変換層３４、および誘電体層３２−２が積層されて構成される。格子状フィルム３１の上面には、上側から見て、所定のピッチ（凸部間または凹部間の一定間隔）以下の微細な凸部および凹部が縞状に形成された格子形状（以下、適宜、微細凹凸格子と称する）が形成されている。このピッチは、例えば、光を偏光させる効果を得るような寸法であればよく、例えば、200nm以下、好ましくは、50〜150nm程度とすることができる。
The solar
そして、ソーラセル偏光板２１は、その微細凹凸格子の凹部に下層配線３３および光電変換層３４が形成され、全面が誘電体層３２−１および３２−２により被覆されて構成されている。
The solar
格子状フィルム３１としては、PET（Polyethylene Terephthalate：ポリエチレンテレフタラート）フィルムおよび紫外線硬化性樹脂が用いられ、例えば、ニッケルスタンパを利用して、格子状フィルム３１の表面に微細凹凸格子が形成される。例えば、図２に示すように、ピッチが115nm（凸部の幅：45nm、凹部の幅：70nm）となり、高さが170nmとなる寸法で、凸部の断面形状が略台形となるように形成される。
As the
誘電体層３２−１および３２−２としてはＳｉＯ２が用いられ、例えば、スパッタリング法により格子状フィルム３１の表面が誘電体層３２−１により被覆され、下層配線３３および光電変換層３４が形成された上に誘電体層３２−２が被覆される。
For the dielectric layers 32-1 and 32-2, SiO 2 is used. For example, the surface of the
下層配線３３としては、チタン／金からなる金属層が用いられ、例えば、電子ビーム真空蒸着法により所定の厚みの金属層が形成された後、格子状フィルム３１の凸部に形成された金属層が除去されることにより、格子状フィルム３１の凹部にのみ下層配線３３が形成される。
As the
光電変換層３４としては、CIGS系の光電変換材料から成るＰ型Cu(InGa)Se2が用いられ、例えば、電子ビーム真空蒸着法により格子状フィルム３１側から順に、ＣＩＧＳ層３５、ＺｎＳ層３６、およびＺｎＯ層３７が積層される。
As the
このように、光電変換層３４が形成された後に、誘電体層３２−２が被覆されて、ソーラセル偏光板２１は、図２Ａに示すような状態（不要な光電変換材料がリフトオフされる前の状態）となる。その後、格子状フィルム３１の凸部の上側に形成されている光電変換層３４および誘電体層３２−２がエッチングにより除去（リフトオフ）されて、ソーラセル偏光板２１は、図２Ｂに示すような状態（不要な光電変換材料がリフトオフされた後の状態）となる。即ち、格子状フィルム３１の凹部にのみ、下層配線３３および光電変換層３４が設けられた状態となる。
Thus, after the
このようなソーラセル偏光板２１に照射される光は、狭ピッチで配置されている下層配線３３の間を通過することにより偏光されるとともに、光電変換層３４が光を吸収することにより、起電力が発生する。ソーラセル偏光板２１に形成される光電変換層３４それぞれの表面積は小さいが、所定本数の光電変換層３４を並列に接続するとともに、そのように並列に接続された所定本数の光電変換層３４を直列に接続することにより必要な起電力を得ることができる。このように、ソーラセル偏光板２１では、所定本数の光電変換層３４がチェーンパタン状に直列に接続するように配線（タンデム配線）される。
The light applied to the solar
次に、図３および図４を参照して、ソーラセル偏光板２１の配線について説明する。なお、図３および図４では、３本の光電変換層３４を並列に接続するとともに、その並列に接続された３本の光電変換層３４ごとに直列に接続する配線の例について説明する。
Next, the wiring of the solar
図３には、配線を行うために下層配線３３の一部を露出させた状態のソーラセル偏光板２１が示されており、図４には、配線が行われた状態のソーラセル偏光板２１が示されている。また、図３および４の中央には、誘電体層３２が形成された側から見たソーラセル偏光板２１が示されており、図３および４の下側には、ソーラセル偏光板２１のＡ−Ａ断面が示され、図３および４の上側には、ソーラセル偏光板２１のＢ−Ｂ断面が示されている。
FIG. 3 shows the solar
図３に示すように、ソーラセル偏光板２１の端部近傍（光電変換層３４の長手方向の端となる部分）に露出部４１−１乃至４１−４が形成され、露出部４１−１乃至４１−４において、部分的に下層配線３３が露出される。上述したように、３本の光電変換層３４を並列に接続するために、露出部４１−１乃至４１−４は、それぞれ３本の光電変換層３４の一端が露出されるように形成される。
As shown in FIG. 3, exposed portions 41-1 to 41-4 are formed in the vicinity of the end portion of the solar cell polarizing plate 21 (the portion that becomes the end in the longitudinal direction of the photoelectric conversion layer 34), and the exposed portions 41-1 to 41-41. -4, the
また、ソーラセル偏光板２１の一方の端部に、露出部４１−１および４１−３が形成されるとともに、他方の端部に、露出部４１−２および４１−４が形成される。また、露出部４１−１乃至４１−４は、光電変換層３４の長手方向に直交する方向に沿って交互に形成されている。つまり、露出部４１−１に対して露出部４１−２が反対側に形成され、露出部４１−２に対して露出部４１−３が反対側に形成され、露出部４１−３に対して露出部４１−４が反対側に形成されている。
In addition, exposed portions 41-1 and 41-3 are formed at one end of the solar
このように露出部４１−１乃至４１−４を形成した後、図４に示すように、配線パッド４２−１乃至４２−５が形成される。配線パッド４２−１乃至４２−５は、露出部４１−１乃至４１−４において露出された３本の下層配線３３と、それらの３本の下層配線３３に隣接する３本の光電変換層３４の上面とが導通するように設けられる。
After the exposed portions 41-1 to 41-4 are thus formed, wiring pads 42-1 to 42-5 are formed as shown in FIG. The wiring pads 42-1 to 42-5 include the three
即ち、ソーラセル偏光板２１の一方の端部における露出部４１−１で配線パッド４２−１に接続される３本の下層配線３３上の光電変換層３４が、ソーラセル偏光板２１の他方の端部において配線パッド４２−２に接続される。また、配線パッド４２−２は、隣接する露出部４１−２で３本の下層配線３３に接続されており、それらの３本の下層配線３３上の光電変換層３４が、ソーラセル偏光板２１の一方の端部において配線パッド４２−３に接続される。このように、ソーラセル偏光板２１の両端において配線パッド４２により、下層配線３３と光電変換層３４とが交互に接続される。
That is, the
従って、このように直列に配線される両端の配線パッド４２（図４の例では、配線パッド４２−１と配線パッド４２−５）から、ソーラセル偏光板２１に設けられる全ての光電変換層３４において発生する電力を取り出すことができる。そして、例えば、両端の配線パッド４２を、ＡＣＦなどの固着型配線ケーブルを接続して、ケーブルの端末を充電モジュール（図示せず）の陽極および陰極にそれぞれ接続することで、ソーラセル偏光板２１を表示装置１１に容易に実装することができる。また、ソーラセル偏光板２１が使用される表示装置１１の筐体のディプレイフレームに、ソーラセル偏光板２１を容易に収納することができ、表示装置１１の外観が損なわれることを回避することができる。
Accordingly, in all the photoelectric conversion layers 34 provided in the solar
また、ソーラセル偏光板２１の製作後、ショートやダストによる劣化などから光電変換層３４を保護するために、保護用の樹脂を塗布して、１２０℃ベーキングにより樹脂を硬化させてもよい。なお、ソーラセル偏光板２１の実装ルールや表示装置１１の筐体内での環境などに応じて、この封止工程を適時変更したり、除外したりしてもよい。
Further, after the solar
ここで、ソーラセル偏光板２１が実装される表示装置１１が必要とする電圧（例えば、4.2Vなど）を満たすように、１本の光電変換層３４が発生する電圧に基づいて、光電変換層３４を直列配線するための本数を求めることができる。また、その直列配線する本数で、ソーラセル偏光板２１に設けられる光電変換層３４の本数を除算して求められる本数が、並列で接続される光電変換層３４の本数となる。そして、１本の光電変換層３４あたりの起電力から、ソーラセル偏光板２１全体の起電力を求めることができる。
Here, the
次に、図５は、一般的な光電変換効率から求められるソーラセル偏光板２１の最大発生起電力を示す図である。
Next, FIG. 5 is a figure which shows the maximum electromotive force of the solar
図５には、例えば、モバイル端末への用途としての3.3インチの大きさの表示装置１１と、テレビジョン受像機への用途としての５７インチの大きさの表示装置１１とについて求められた起電力が示されている。また、3.3インチの表示装置１１に対しては変換効率を１４％として起電力の算出を行い、５７インチの表示装置１１に対しては変換効率を１３％として起電力の算出を行った。
FIG. 5 shows, for example, the electromotive force obtained for a
3.3インチの大きさの表示装置１１においては、１本の光電変換層３４が光を吸収する面積は2.35E-4cm２となり、ソーラセル偏光板２１に設けられる全ての光電変換層３４が光を吸収する面積は98.0cm２となる。また、起電力を比較するため、3.3インチの大きさの表示装置１１の表示部の全面を光電変換材料で被覆した場合、その表示部の全面（ソーラセル偏光板２１に対応する面積）が光を吸収する面積は４１cm２となる。ここで、ソーラセル偏光板２１に設けられる全ての光電変換層３４が光を吸収する面積が、表示装置１１の表示部の全面積よりも広いのは、光電変換層３４が、その上面だけでなく側面においても光を吸収することができるためである。
In the 3.3-
このような表示装置１１において、一般的なソーラパネルの評価に用いられるＡＭ１（100mW/cm２）を光源とした場合、１本の光電変換層３４の起電力は3.29E-3mWとなり、ソーラセル偏光板２１に設けられる全ての光電変換層３４の起電力は1372mWとなる。また、表示装置１１の表示部の全面を光電変換材料で被覆した例では、その起電力は573mWとなる。また、モバイル端末で使用されるバックライト（最高輝度時：4.50mW/cm２）を光源とした場合、１本の光電変換層３４の起電力は1.47E-4mWとなり、ソーラセル偏光板２１に設けられる全ての光電変換層３４の起電力は61.7mWとなる。また、表示装置１１の表示部の全面を光電変換材料で被覆した例では、その起電力は25.8mWとなる。
In such a
このように、3.3インチの大きさの表示装置１１にソーラセル偏光板２１を採用した場合、その表示部に照射される太陽光により、1372mWの起電力を得ることができるとともに、バックライト光により、61.7mWの起電力を得ることができる。また、表示装置１１の表示部の全面を光電変換材料で被覆した場合よりも、光電変換層３４の側面においても光が吸収されるため、スリット状に光電変換層３４が設けられたソーラセル偏光板２１の方が、高い起電力を得ることができる。
Thus, when the solar
また、５７インチの大きさの表示装置１１においては、１本の光電変換層３４が光を吸収する面積は9.46E-4cm２となり、ソーラセル偏光板２１に設けられる全ての光電変換層３４が光を吸収する面積は21422cm２となる。また、起電力を比較するため、５７インチの大きさの表示装置１１の表示部の全面を光電変換材料で被覆した場合、その表示部の全面（ソーラセル偏光板２１に対応する面積）が光を吸収する面積は8958cm２となる。
In the 57-
このような表示装置１１において、ＡＭ１（100mW/cm２）を光源とした場合、１本の光電変換層３４の起電力は4.51E-4Wとなり、ソーラセル偏光板２１に設けられる全ての光電変換層３４の起電力は278Wとなる。また、表示装置１１の表示部の全面を光電変換材料で被覆した例では、その起電力は116Wとなる。また、テレビジョン受像機で使用されるバックライト（最高輝度時：2.81mW/cm２）を光源とした場合、１本の光電変換層３４の起電力は1.26E-6Wとなり、ソーラセル偏光板２１に設けられる全ての光電変換層３４の起電力は7.82Wとなる。また、表示装置１１の表示部の全面を光電変換材料で被覆した例では、その起電力は3.27mWとなる。
In such a
このように、５７インチの大きさの表示装置１１にソーラセル偏光板２１を採用した場合、その表示部に照射される太陽光により、278Wの起電力を得ることができるとともに、バックライト光により、7.82Wの起電力を得ることができる。また、3.3インチの大きさの表示装置１１と同様に、表示装置１１の表示部の全面を光電変換材料で被覆した場合よりも、スリット状に光電変換層３４が設けられたソーラセル偏光板２１の方が、高い起電力を得ることができる。
As described above, when the solar
また、従来の偏光板は、バックライトからの光を遮蔽するだけであり、その遮蔽されたバックライト光は内部損失となっていたが、ソーラセル偏光板２１を採用して起電力を得ることにより、その損失を低減させることができる。
Further, the conventional polarizing plate only shields light from the backlight, and the shielded backlight light has been an internal loss, but by using the solar
そして、上述のように3.3インチの表示装置１１は、モバイル端末への用途が期待され、3.3インチの表示装置１１が備えるソーラセル偏光板２１は、モバイル端末が備える電池の充電に使用される。これにより、モバイル端末の駆動時間を延長させることができる。
As described above, the 3.3-
次に、図６には、3.3インチの表示装置１１により、電池を充電する際の特性を測定した例が示されている。
Next, FIG. 6 shows an example in which characteristics at the time of charging the battery are measured by the 3.3-
図６は、横軸が充電に要する時間（秒）を示し、左側の縦軸が電池電圧（Ｖ）を示し、右側の縦軸が電池電流（Ａ）を示している。そして、電圧3.7v、電流700mAhのリチウムイオン電池に対して、太陽光（ＡＭ１（100mW/cm２））により充電したときの充電特性の例と、コンセントを介して供給される商用電源により充電したときの充電特性の例とが示されている。また、ソーラセル偏光板２１の仕様は、光電変換層３４のピッチを115nm（凸部の幅：40nm、凹部の幅：75nm）とし、光電変換層３４の高さを170nmとした。
In FIG. 6, the horizontal axis indicates the time (seconds) required for charging, the left vertical axis indicates the battery voltage (V), and the right vertical axis indicates the battery current (A). Then, a lithium ion battery having a voltage of 3.7 v and a current of 700 mAh was charged by an example of charging characteristics when charged by sunlight (AM1 (100 mW / cm 2 )) and a commercial power source supplied through an outlet. An example of the charging characteristics is shown. The specifications of the solar
図６に示すように、ソーラセル偏光板２１を用いて太陽光により充電する場合には、商用電源により充電する場合よりも充電電流が低いため、時間の経過に対する電池電圧が上昇する割合は低く、電池が充電される速度は遅い。しかしながら、ソーラセル偏光板２１を用いて太陽光により充電する場合に要する充電時間（約6000秒）は、商用電源により充電する場合に要する充電時間（約2500秒）の２倍程度となっており、十分に実用の範囲内ということができる。
As shown in FIG. 6, when charging with sunlight using the solar
また、ソーラセル偏光板２１の偏光性能の評価について説明する。
The evaluation of the polarization performance of the solar
ソーラセル偏光板２１の偏光性能としては、ヨウ素系吸収型偏光板の偏光軸と、ソーラセル偏光板２１の偏光軸とが一致するように、例えば、偏光軸のずれが0.1度以内となるように、透明な粘着剤を用いてソーラセル偏光板２１にヨウ素系吸収型偏光板を張り合わせたものに対する評価を行った。そして、分光光度計を用いて、直線偏光に対する平行ニコルおよび直交ニコル状態での透過光強度を測定し、偏光度（％）および光線透過率（％）を次の式（１）および式（２）により算出した。また、測定波長域は可視光（400〜700nm）とした。
As the polarization performance of the solar
偏光度＝[（Ｉmax−Ｉmin）／（Ｉmax＋Ｉmin）]×１００ ・・・（１）
光線透過率＝[（Ｉmax＋Ｉmin）／２]×１００ ・・・（２）
Polarization degree = [(Imax−Imin) / (Imax + Imin)] × 100 (1)
Light transmittance = [(Imax + Imin) / 2] × 100 (2)
但し、式（１）および式（２）において、Ｉmaxは、平行ニコル時の透過光強度であり、Ｉminは、直交ニコル時の透過光強度である。このようにして求められるソーラセル偏光板２１の偏光性能は、従来のワイヤグリッド偏光板と同等の偏光性能を備えている。
However, in Formula (1) and Formula (2), Imax is the transmitted light intensity at the time of parallel Nicols, and Imin is the transmitted light intensity at the time of crossed Nicols. The polarization performance of the solar
また、光線追跡シミュレーションにより、ソーラセル偏光板２１の光線透過率を求めることができ、図７には、ソーラセル偏光板２１の光線透過率についての光電変換層３４の寸法ごとの特性が示されている。
Further, the light transmittance of the solar
図７において、横軸は光電変換層３４（ワイヤグリッド）のピッチと幅（光電変換層３４の幅／スリット部の幅）を示しており、縦軸は光線透過率および光線吸収率（％）を示している。また、図７には、光電変換層３４を備えたソーラセル偏光板２１（CIGSワイヤグリッド）の光線透過率および光線吸収率と、アルミニウム製のワイヤグリッドを備えた偏光板（Alワイヤグリッド）の光線透過率とが示されている。
In FIG. 7, the horizontal axis indicates the pitch and width of the photoelectric conversion layer 34 (wire grid) (width of the
図７に示すように、ソーラセル偏光板２１の光線透過率は、アルミニウム製のワイヤグリッドを備えた偏光板の光線透過率の半分程度であるが、ソーラセル偏光板２１の光線透過率は、ヨウ素系偏光板の光線透過率と同程度であり、十分に実用的である。また、ソーラセル偏光板２１の光線吸収率は、５０〜６０％であることが分かる。
As shown in FIG. 7, the light transmittance of the solar
次に、図８は、ソーラセル偏光板２１の製造方法について説明するフローチャートである。
Next, FIG. 8 is a flowchart for explaining a manufacturing method of the solar
ステップＳ１１において、格子状フィルム３１を作製する処理が行われる。格子状フィルム３１は、微細凹凸格子の作成工程、ニッケルスタンパの作製工程、および微細凹凸格子の転写工程を経て作製される。
In step S11, a process for producing the
微細凹凸格子の作成工程では、ガラス上にフォトレジストが塗布された基板に、電子線ビーム描画法を使用して、断面形状が略台形である凸部が縞状に形成される。これにより、微細凹凸格子のレジストパタンが形成される。 In the process of creating a fine concavo-convex lattice, a convex portion having a substantially trapezoidal cross-sectional shape is formed in a striped pattern on a substrate coated with a photoresist on glass using an electron beam drawing method. Thereby, a resist pattern of a fine concavo-convex lattice is formed.
ニッケルスタンパの作製工程では、微細凹凸格子が形成されたレジストパタンの表面に、スパッタリングにより厚さ30 nmの金が被覆されることにより導電化処理が施される。その後、ニッケルを電気メッキすることにより厚さ0.3mmの微細凹凸格子を有するニッケルスタンパが作製される。 In the manufacturing process of the nickel stamper, the surface of the resist pattern on which the fine concavo-convex lattice is formed is coated with gold having a thickness of 30 nm to perform a conductive process. Thereafter, nickel stamper having a fine concavo-convex grid having a thickness of 0.3 mm is produced by electroplating nickel.
微細凹凸格子の転写工程では、厚さ0.1mmのPETフィルムに紫外線硬化性樹脂が0.03mmの厚みで塗布され、その塗布面を下側に向けたPETフィルムが、微細凹凸格子が形成された面を上側に向けたニッケルスタンパに載置される。このとき、PETフィルムとニッケルスタンパとの接触面に、それぞれの端部から空気が挿入されないように作業が行われる。その後、中心波長365nmの紫外線ランプを用いて、PETフィルム側から紫外線が1000mJ/cm２で照射される。これにより、PETフィルムに塗布された紫外線硬化性樹脂が硬化し、ニッケルスタンパの微細凹凸格子が転写された格子状フィルム３１が作製される。
In the transfer process of the fine concavo-convex grid, a UV film is applied to a PET film with a thickness of 0.1 mm to a thickness of 0.03 mm, and the PET film with the coated surface facing down is the surface on which the fine concavo-convex grid is formed Is placed on a nickel stamper with the side facing up. At this time, an operation is performed so that air is not inserted into the contact surface between the PET film and the nickel stamper from each end. Thereafter, ultraviolet rays are irradiated at 1000 mJ / cm 2 from the PET film side using an ultraviolet lamp having a central wavelength of 365 nm. Thereby, the ultraviolet curable resin applied to the PET film is cured, and the lattice-
ステップＳ１２において、ステップＳ１１で作製された格子状フィルム３１に、誘電体層３２−１を形成する処理が行われる。
In step S12, a process of forming the dielectric layer 32-1 is performed on the
誘電体層３２−１は、例えば、Arガス圧力が0.67Paとなり、スパッタリングパワーが４W/cm２となり、被覆速度が0.22nm/sとなるような条件でＳｉＯ２をスパッタリングすることで、格子状フィルム３１の表面に成膜される。このとき、誘電体層３２−１の厚みを比較するための比較用サンプルとして、表面が平滑なガラス基板が格子状フィルム３１と同時にスパッタリングされ、そのガラス基板に成膜される誘電体層の厚みが５nmとなるように処理が行われる。
The dielectric layer 32-1, for example, has a lattice shape by sputtering SiO 2 under conditions such that the Ar gas pressure is 0.67 Pa, the sputtering power is 4 W / cm 2 , and the coating speed is 0.22 nm / s. A film is formed on the surface of the
ステップＳ１３において、ステップＳ１２で形成された誘電体層３２−１の凹部に下層配線３３を形成する処理が行われる。
In step S13, a process of forming the
下層配線３３は、例えば、真空度が2.5×10-3Paとなり、蒸着速度が１nmとなり、基板温度が常温となるような条件で、チタン／金の蒸着を行うことで形成される。このとき、平滑な基板上でのチタン／金の厚みがそれぞれ１０／２０nmとなるように処理が行われる。これにより、格子状フィルム３１上面の誘電体層３２−１全面にチタン／金からなる層が形成される。その後、室温下のSO-1（バッファ弗酸水溶液）中で超音波を付加しつつ３０秒間の処理時間でエッチングが行われる。そして、エッチングの直後、水洗いすることにより、格子状フィルム３１の凸部の上面に形成されたチタンの層が除去（リフトオフエッチング）され、乾燥させる処理が行われる。これにより、格子状フィルム３１の凹部に下層配線３３が形成される。
The
ステップＳ１４において、光電変換層３４を形成する処理が行われる。
In step S14, a process for forming the
光電変換層３４を形成する処理では、まず、電子ビーム真空蒸着法により、被覆速度が0.1nm/sとなる条件で、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａの各材料を各々積層することで、ＣＩＧＳ系の光電変換材料からなる厚さ９０nmのＰ型のＣＩＧＳ層３５が形成される。次に、バッファとしてＺｎＳ層３６を厚さ１０nmで積層し、次いで、Ｎ型のＺｎＯ層３７を厚さ２０nmで積層する処理が行われる。なお、ＺｎＯ層３７を形成する際のドーピング調整は、導入する酸素のマスフローをコントロールすることにより行われ、酸素量を減らすことでＮ型のＺｎＯ層３７が形成される。これにより、ＣＩＧＳ層３５、ＺｎＳ層３６、およびＺｎＯ層３７からなる光電変換層３４が形成され、その後、キャップ層としてＳｉＯ２からなる誘電体層３２−２を厚さ１０ｎｍで積層する。
In the process of forming the
ステップＳ１５において、不要な光電変換材料をリフトオフする処理が行われる。 In step S15, an unnecessary photoelectric conversion material is lifted off.
不要な光電変換材料をリフトオフする処理では、例えば、室温下の０．１重量％水酸化ナトリウム水溶液中で、処理時間を３０秒〜１２０秒の間において１０秒間隔で変えながら洗浄（エッチング）が行われる。その後、水洗いを行ってエッチングを停止させ、ソーラセル偏光板２１を乾燥させる。これにより、不要な光電変換層３４および誘電体層３２−２が除去される。
In the process of lifting off unnecessary photoelectric conversion materials, for example, cleaning (etching) is performed in a 0.1 wt% sodium hydroxide aqueous solution at room temperature while changing the processing time at intervals of 10 seconds between 30 seconds and 120 seconds. Done. Thereafter, washing is performed to stop the etching, and the solar
ステップＳ１６において、配線パッド４２−１乃至４２−５を形成する処理が行われる。 In step S16, a process for forming the wiring pads 42-1 to 42-5 is performed.
配線パッド４２−１乃至４２−５を形成する処理では、まず、図３に示したような露出部４１−１乃至４１−４が、300μｍ程度のエッチングにより形成される。露出部４１−１乃至４１−４を形成するには、ソーラセル偏光板２１の誘電体層３２全面にレジストマスクを塗布した後にフォトリソグラフィによって、露出部４１−１乃至４１−４に対応するように開口したマスクを作製する。そして、酸系ウエットエッチングにより下層配線３３が露出されるように誘電体層３２および光電変換層３４を除去する処理が行われ、その後、レジストを除去して、水洗および乾燥させる処理が行われる。
In the process of forming the wiring pads 42-1 to 42-5, first, the exposed portions 41-1 to 41-4 as shown in FIG. 3 are formed by etching of about 300 μm. In order to form the exposed portions 41-1 to 41-4, a resist mask is applied to the entire surface of the
これにより、ソーラセル偏光板２１は、図３に示すような状態（下層配線３３の一部を露出させた状態）となり、次に、図４に示す配線パッド４２−１乃至４２−５が形成される。
Thereby, the solar
例えば、配線パッド４２−１乃至４２−５を形成するには、上述の水洗および乾燥させる処理が行われた後、配線パッド４２−１乃至４２−５に対応するように開口したレジストマスクを作製する。即ち、配線パッド４２−１乃至４２−５それぞれの下層配線３３と、隣り合う誘電体層３２とを導通させるように開口したマスクが作製される。その後、スパッタリング法を用いて、Ｔｉ／Ｃｕ（10nm/200nm）の金属層が厚さ210nmとなるように成膜形成し、レジストを除去することにより、マスクの開口部以外の金属層をリフトオフする処理が行われる。これにより、配線パッド４２−１乃至４２−５が形成される。
For example, in order to form the wiring pads 42-1 to 42-5, a resist mask having openings corresponding to the wiring pads 42-1 to 42-5 is prepared after the above-described washing and drying processes are performed. To do. That is, a mask is formed that opens to connect the
以上のような処理により、図２を参照して説明した断面構造で、図４を参照して説明したように配線されたソーラセル偏光板２１を製造することができる。即ち、バックライトユニット１２から照射される光を偏光する機能と、太陽光およびバックライト光により発電する機能とを兼ね備えたソーラセル偏光板２１を得ることができる。このようなソーラセル偏光板２１を表示装置１１に採用することで、表示装置１１の表示に必要な光の損失を回避して、その光を確実に透過させることができ、かつ、バックライトユニット１２側の内部の迷光、および、液晶パネル１３に照射する外光からの給電を行うことができる。
Through the processing as described above, the solar
また、従来、ワイヤグリッド偏光板は、ヨウ素系偏光板では実現しなかった透過率と反射率を実現することができるが、コストの面で採算が合わないため採用されることが少なかった。これに対し、ソーラセル偏光板２１は、発電機能が付加されているため、従来のワイヤグリッド偏光板よりも表示装置１１への採用を促すことができる。また、ソーラセル偏光板２１は、従来のワイヤグリッド偏光板と同様に、高偏光度であり、かつ、高光透過率である。
Conventionally, a wire grid polarizing plate can realize transmittance and reflectance that were not realized with an iodine-based polarizing plate, but has been rarely adopted because it is not profitable in terms of cost. On the other hand, since the solar
また、ソーラセル偏光板２１では、所定本数の光電変換層３４を並列に接続するとともに、そのように並列に接続された所定本数の光電変換層３４を直列に接続するように配線することができるため、その本数を、実装される装置に合わせて適切に設計することで、各装置の規定電圧を得ることができる。また、ソーラセル偏光板２１が実装される装置の内蔵電池と組み合わせて、ソーラセル偏光板２１により充電を行うことで、外部からの電力の供給を受けることなく装置を駆動させることができる。
Further, in the solar
また、ソーラセル偏光板２１の両端に設けられる配線パッド４２から電力を取り出すことができるように配線が行われているため、表示装置１１に容易に実装することができるとともに、その外観を損なうこともない。
In addition, since wiring is performed so that power can be taken out from the wiring pads 42 provided at both ends of the solar
さらに、ソーラセル偏光板２１は、特許文献１で開示されていた透過型液晶表示装置のように、ＴＦＴ層の配線パターンと太陽電池のパターンとを一致させるような高精度なアライメントは必要とならない。そのため、ソーラセル偏光板２１は、表示装置１１に容易に実装および配置することができ、より実用的である。
Further, unlike the transmissive liquid crystal display device disclosed in Patent Document 1, the solar
なお、本実施の形態では、格子状フィルム３１に形成された全ての凹部に、下層配線３３および光電変換層３４が設けられているが、下層配線３３および光電変換層３４は、全ての凹部に設ける必要はなく、例えば、凹部の数箇所おきに、下層配線３３および光電変換層３４が設けられるようにしてもよい。これにより、下層配線３３および光電変換層３４の材料を節約するだけでなく、下層配線３３および光電変換層３４を直列に接続した際の両端の配線パッド４２間の電気抵抗を低減させることができる。また、この場合、下層配線３３および光電変換層３４が設けられない凹部には、例えば、アルミニウムなどからなるワイヤグリッドが設けられる。
In the present embodiment, the
また、光電変換層３４を構成する材料を適宜変更して光電変換効率の向上を図ることができ、例えば、これまでの文献に基づいたデータによれば、CIGS系の材料において最高で約17.4％の変換効率を得ることができる。それにより、より最大発生起電力の大きなソーラセル偏光板２１を作製することができる。
In addition, it is possible to improve the photoelectric conversion efficiency by appropriately changing the material constituting the
また、表示装置１１において、液晶パネル１３の表面および裏面にソーラセル偏光板２１を設ける必要はなく、表面および裏面の少なくともいずれか一方にソーラセル偏光板２１を採用し、他方は、通常のワイヤグリッド偏光板またはヨウ素系偏光板としてもよい。
Further, in the
なお、本実施の形態において、電子ビーム真空蒸着法により光電変換層３４を形成すると説明したが、以下に、低温でＣＩＧＳを合金化させる技術について説明する。
In addition, in this Embodiment, although it demonstrated that the photoelectric converting
まず、下層配線３３上に厚さ２５nmのＣｕ層を堆積させた後、厚さ５５nmのＩｎ膜および厚さ１０nmのＧａ層を堆積させる。そして、Ｃｕ層、Ｉｎ膜、およびＧａ層を重ねた層を、１５０℃の温度で６００秒間のアニール（焼きなまし）を行うことで、Ｃｕ、ＩｎおよびＧａ間の合金化を促進する。その後、この合金層を、セレン化水素ガスまたはセレン蒸気中でセレン化して、Ｃｕ0.8 Ｉｎ0.8 Ｇａ0.2 Ｓｅ1.9 化合物を形成する。なお、セレン化は、合金層上にＳｅを堆積させ、この重ねた層を加熱し、Ｓｅ含有気体または液体雰囲気などの中で基材を５分間から６０分間の範囲内の時間で加熱することにより行われる。
First, after a Cu layer having a thickness of 25 nm is deposited on the
ここで、堆積させる層のＩＢ／ＩＩＩＡ族モル比Ｃｕ／Ｉｎ、Ｃｕ／Ｇａ、Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）を慎重に選択することにより、プロセスの混合／合金化工程の間における液相の偏析を最小化することができる。 Here, by carefully selecting the IB / IIIA group molar ratio Cu / In, Cu / Ga, Cu / (In + Ga) of the layer to be deposited, liquid phase segregation during process mixing / alloying steps is minimized. Can be
この原理については、Ｃｕ−Ｉｎについての二元系状態図、および、Ｃｕ−Ｇａについての二元系状態図を参照し、特表２００９−５１５３４３で説明されている。なお、Ｃｕ−Ｉｎについての二元系状態図は、非特許文献「Ｐ．Ｒ．Ｓｕｂｒａｍａｎｉａｎａｎｄ Ｄ．Ｅ．Ｌａｇｈｌｉｎ、Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ Ａｌｌｏｙ Ｐｈａｓｅ Ｄｉａｇｒａｍｓ、第１０巻、第５号、第５５４頁、１９８９年」に開示されており、Ｃｕ−Ｇａについての二元系状態図は、非特許文献「Ｍ．Ｈａｎｓｅｎ、Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｎａｒｙ Ａｌｌｏｙｓ、Ｍｃ．Ｇｒａｗ Ｈｉｌｌ、１９５８年、第５８３頁」に開示されている。 This principle is described in JP 2009-515343 with reference to a binary phase diagram for Cu-In and a binary phase diagram for Cu-Ga. In addition, the binary system phase diagram about Cu-In is a nonpatent literature "PR Subramanandand DE Laghlin, Bulletin of Alloy Phase Diagrams, Vol. 10, No. 5, 554, 1989". The binary phase diagram for Cu-Ga is disclosed in the non-patent document "M. Hansen, Constitution of Binary Alloys, Mc. Graw Hill, 1958, p. 583".
Ｃｕ−Ｉｎについての二元系状態図に示されているように、Ｃｕ11 Ｉｎ9 の安定な合金相の位置を含んでいる。即ち、１１／９（１．２２）未満のＣｕ／Ｉｎ比を有している膜を約１５６℃よりも高く加熱すると、Ｉｎリッチ溶液の液相が、Ｃｕ11 Ｉｎ9 のＣｕリッチ層及び／又は約３０〜３７％のＩｎを有するＣｕリッチのＣｕ−Ｉｎ合金から偏析する。従って、Ｃｕ−Ｉｎについての二元系状態図において、Ｃｕ／Ｉｎ比が１．２２以上であり、かつ、約１．７未満の領域（以下、適宜、領域Ａと称する）が存在し、温度が１５６〜３１０℃の範囲内にある場合、Ｃｕ11 Ｉｎ9 の固相及び約３７％に対応する固相のみが、平衡状態のもと、約５５０℃の温度まで存在することが分かる。即ち、Ｃｕ／Ｉｎ比が約１．７を超えると、Ｃｕリッチの固相のみが、平衡状態のもと約５５０℃の温度まで存在する。
As shown in the binary phase diagram for Cu-In, it contains the position of the stable alloy phase of Cu11 In9. That is, when a film having a Cu / In ratio of less than 11/9 (1.22) is heated above about 156 ° C., the liquid phase of the In rich solution becomes
同様に、Ｃｕ−Ｇａについての二元系状態図に示されているように、２を超えるＧａ／Ｃｕ比を有している組成は、約３０℃よりも高く加熱した場合にＧａリッチの液相を与える。そして、Ｃｕ−Ｇａについての二元系状態図において、Ｇａが約４０〜６７％であり、温度が２５４℃までの領域（以下、適宜、領域Ｂと称する）では、固相のみである。即ち、約４０％未満のＧａ含量については、５５０℃を超える高温でさえ固相のみが存在する。 Similarly, as shown in the binary phase diagram for Cu—Ga, a composition having a Ga / Cu ratio of greater than 2 is a Ga-rich liquid when heated above about 30 ° C. Give a phase. In the binary phase diagram for Cu—Ga, Ga is about 40 to 67%, and the region up to 254 ° C. (hereinafter, appropriately referred to as region B) is only the solid phase. That is, for Ga contents less than about 40%, only a solid phase exists even at high temperatures above 550 ° C.
従って、Ｃｕ−Ｉｎについての二元系状態図の領域Ａ内で１．２２を超えるようにより多くのＣｕ（或いは、より少ないＩｎ）を堆積させた合金化層は、Ｃｕ11 Ｉｎ9 の固相に加えて、Ｃｕ−Ｉｎについての二元系状態図においてＩｎ含量が３７％以下であり、領域Ａの左側の他の固相も含む。この場合、より多くのＩｎを堆積させて、合金化層のより高いＣｕ／Ｉｎ比を補償する必要がある。なお、合金化層におけるＣｕ／Ｉｎ比は、約３７％未満のＩｎ（領域Ａの左側）に対応してＣｕ及びＩｎ層の厚さを選択することによって更に高めてもよい。 Therefore, the alloying layer in which more Cu (or less In) is deposited to exceed 1.22 in the region A of the binary phase diagram for Cu-In is added to the solid phase of Cu11 In9. In the binary phase diagram for Cu-In, the In content is 37% or less, and the other solid phase on the left side of the region A is included. In this case, more In needs to be deposited to compensate for the higher Cu / In ratio of the alloyed layer. Note that the Cu / In ratio in the alloyed layer may be further increased by selecting the thickness of the Cu and In layers corresponding to less than about 37% In (left side of region A).
また、一般的な高温処理によりＣＩＧＳ層３５を形成する処理について説明する。
A process for forming the
まず、基板温度が３５０℃となり、Ｓｅの圧力が2.66×10−３Pa（２×10−５Torr）となり、Ｉｎの圧力が1.064×10−４Pa（８×10−７Torr）となり、Ｇａの圧力が3.99×10−５Pa（３×10−７Torr）となる条件で、それぞれの圧力を電離真空計により制御しながら、下層配線３３上にＩｎ、Ｇａ、Ｓｅを堆積する。その後、基板温度を600℃に上げ、Ｓｅの圧力が2.66×10−３Pa（２×10−５Torr）となり、Ｃｕの圧力が3.99×10−５Pa（３×10−７Torr）となる条件で、Ｓｅ、Ｃｕを堆積し、さらに、基板温度を600℃に保ったままＩｎ、Ｇａ、およびＳｅを堆積する。これにより、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２層が形成される。
First, the substrate temperature is 350 ° C., the Se pressure is 2.66 × 10 −3 Pa (2 × 10 −5 Torr), the In pressure is 1.064 × 10 −4 Pa (8 × 10 −7 Torr), and Ga In, Ga, and Se are deposited on the
次に、化学浴析出法によって、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層の上にＣｄＳ層を形成し、これによってｐｎ接合が完成し、その後、スパッタリング法によってＺｎＯ層と、ＩＴＯ層を順次形成する。この構造でＡｉｒ Ｍａｓｓ特性を測定すると短絡電流密度が32.3mA/4cm２となり、開放端電圧が0.610Ｖとなり、曲線因子（Fill Factor）が0.750となり、変換効率が14.8％となる太陽電池が得られる。 Next, a CdS layer is formed on the Cu (In, Ga) Se2 layer by a chemical bath deposition method, thereby completing a pn junction, and then a ZnO layer and an ITO layer are sequentially formed by a sputtering method. When measuring the Air Mass characteristics with this structure, a short-circuit current density of 32.3 mA / 4 cm 2 is obtained, an open circuit voltage of 0.610 V, a fill factor of 0.750, and a conversion efficiency of 14.8% can be obtained. .
また、ＺｎＯ膜の形成方法は、200℃以下の低圧熱ＣＶＤ法（あるいはＭＯＣＶＤ法とも呼ばれる）により、低温で凹凸を有する薄膜が形成される。このような低圧熱ＣＶＤ法により、常圧熱ＣＶＤに比べて、200℃以下の低温プロセスのため、低コスト化を図ることができる。また、低圧熱ＣＶＤ法は、スパッタ法に比べて１桁以上速い製膜速度にて製膜が可能であるとともに、原料の利用効率が高いことから、製造コストの面でも好ましい。 As a method for forming the ZnO film, a thin film having irregularities is formed at a low temperature by a low-pressure thermal CVD method (also referred to as MOCVD method) of 200 ° C. or lower. By such a low pressure thermal CVD method, the cost can be reduced because of a low temperature process of 200 ° C. or lower as compared with atmospheric pressure CVD. In addition, the low pressure thermal CVD method is preferable in terms of manufacturing cost because it can be formed at a film forming speed that is one digit or more faster than the sputtering method and the utilization efficiency of the raw material is high.
また、光電変換層３４の構造としては、裏面電極層、CISまたはCIGSのｐ型半導体の光吸収層、Ｚｎ１−ｘ Ｍｇｘ Ｏ（０＜ｘ＜１、略称ＺＭＯ）のｎ型窓層、ドーピング不純物を含むＺＭＯの透明電極層を順次積層した構造を採用することができる。透明電極層はドーピング元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれかを含むことが必須である。また、例えば、窓層と透明電極層を一般的なＺｎＯに代えて、ＺＭＯを用いることによって、光吸収層／窓層の界面、および窓層／透明電極層の界面それぞれの伝導帯のバンド不連続が小さくなり、光電変換層３４の特性を改善させることができる。Ｍｇ濃度の好ましい範囲は０．０５以上０．３５以下、ＺＭＯの窓層の抵抗率は１×１０１２ Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０１１ Ω・ｃｍ以下である。ＺＭＯの透明電極層のシート抵抗は６０Ω／Ｓｑである。
The structure of the
このように、CIGS系の光電変換材料を光電変換層３４に用いることで、容易なスパッタリング法により光電変換層３４を形成することができるとともに、比較的に結晶欠陥に対して強い光電変換層３４を形成することができる。
In this manner, by using a CIGS-based photoelectric conversion material for the
なお、本実施の形態では、光電変換層３４としてCIGS系の光電変換材料を使用しているが、光電変換効率の高い光電変換材料の開発および実装技術の進化に伴って、CIGS系の光電変換材料以外の材料を採用することができる。例えば、光電変換材料として、シリコン系タンデム構造や、色素増感太陽電池などを採用することができる。
In this embodiment, a CIGS-based photoelectric conversion material is used as the
ここで、光電変換材料としてシリコン系タンデム構造（アモリファスＳｉ/マイクロクリスタルＳｉの二層タンデム構造）を採用する場合における光電変換層３４の作製方法について説明する。
Here, a method for manufacturing the
例えば、下層配線３３の上に、第１の光電変換層と第２の光電変換層とを積層する。第１の光電変換層はｐ型微結晶シリコン層（厚さ１０ｎｍ）およびのｐ型非晶質シリコンカーバイド層（厚さ１５ｎｍ）からなるＰ導電型層、真性非晶質シリコン層の光電変換層（厚さ３５０ｎｍ）、及びｎ型微結晶シリコン層の逆導電型層からなる。さらにバリアとなる非晶質光電変換層（厚さ１５ｎｍ）の次に第２の光電変換層を形成する。第２の光電変換層はｐ型微結晶シリコン層の一導電型層（厚さ１５ｎｍ）、真性結晶質シリコン層の光電変換層（厚さ１．５μｍ）、及び厚さ１５ｎｍのｎ型微結晶シリコン層の逆導電型層からなる。第１の光電変換層および第２の光電変換層は、順次プラズマＣＶＤ法により形成される。そして、電極層として厚さ９０ｎｍのＡｌドープされたＺｎＯの導電性酸化物層をスパッタ法にて形成することで、シリコン系タンデム構造による光電変換層３４を作製することができる。
For example, a first photoelectric conversion layer and a second photoelectric conversion layer are stacked on the
また、光電変換材料として色素増感太陽電池を採用する場合における光電変換層３４の作製方法については、例えば、本願出願人が先に出願した特開２００３−３０３６３０号公報に開示されている。
Moreover, about the production method of the photoelectric converting
さらに、上述したような光電変換材料の他に、光電変換効率が最も高いＧａＩｎＰ系の化合物半導体を用いたＰＩＮ多重量子構造を、光電変換層３４に採用してもよい。このように、ナノインプリント技術を使用することであらゆる光電変換材料を使用することが可能である。
Furthermore, in addition to the photoelectric conversion material as described above, a PIN multiple quantum structure using a GaInP-based compound semiconductor having the highest photoelectric conversion efficiency may be employed for the
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
１１ 表示装置， １２ バックライトユニット， １３ 液晶パネル， ２１−１および２１−２ ソーラセル偏光板， ２２ ガラス基板， ２３ ＴＦＴ層， ２４ 液晶層， ２５ 保護膜， ２６ カラーフィルタ， ２７ ガラス基板， ３１ 格子状フィルム， ３２−１および３２−２ 誘電体層， ３３ 下層配線， ３４ 光電変換層， ３５ ＣＩＧＳ層， ３６ ＺｎＳ層， ３７ ＺｎＯ層， ４１−１乃至４１−４ 露出部， ４２−１乃至４２−５ 配線パッド
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記表示制御手段の表面および裏面に配置され、前記表示制御手段に入射して透過する光を偏光する偏光手段と
を備え、
前記表示制御手段の表面および裏面の少なくとも一方に配置される前記偏光手段が、
所定のピッチ以下の微細な複数の凹部および凸部が縞状に形成された基材部と、
前記基材部の凹部の底面に沿って設けられた配線部と、
前記配線部に接して配置され、前記凹部に沿った細長い形状の光電変換部と
を有する表示装置。 Display control means for performing display by controlling the polarization direction of light transmitted by the liquid crystal layer sandwiched between the transparent substrates;
A polarizing means disposed on the front and back surfaces of the display control means, for polarizing the light incident on and transmitted through the display control means,
The polarizing means disposed on at least one of the front surface and the back surface of the display control means,
A plurality of fine recesses and projections having a predetermined pitch or less, and a base material portion formed in a stripe shape;
A wiring portion provided along the bottom surface of the concave portion of the base material portion;
A display device comprising: an elongated photoelectric conversion portion disposed in contact with the wiring portion and extending along the concave portion.
請求項１に記載の表示装置。 When the polarizing means having the base part, the wiring part, and the photoelectric conversion part is disposed on the surface of the display control means, the polarizing means emits light emitted from the front side of the display control means. The display device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion unit is arranged in a direction to receive light.
請求項１に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the polarization unit includes a predetermined number of the photoelectric conversion units connected in parallel and wiring connected in series for each of the predetermined number of the photoelectric conversion units connected in parallel.
請求項１に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein in the polarizing means, the wiring portion and the photoelectric conversion portion are provided at every several locations of a plurality of concave portions formed in the base material portion.
前記基材部の凹部の底面に沿って設けられた配線部と、
前記配線部に接して配置され、前記凹部に沿った細長い形状の光電変換部と
を備える偏光板。 A substrate portion in which fine concave portions and convex portions having a predetermined pitch or less are formed in a stripe shape;
A wiring portion provided along the bottom surface of the concave portion of the base material portion;
A polarizing plate comprising: an elongated photoelectric conversion portion disposed in contact with the wiring portion and extending along the concave portion.
前記基材部の凹部の底面に沿って配線部を形成し、
前記配線部に接して配置されるように、前記凹部に沿った細長い形状の光電変換部を形成する
ステップを含む偏光板の製造方法。 Producing a base material portion in which fine concave portions and convex portions having a predetermined pitch or less are formed in stripes,
Forming a wiring portion along the bottom surface of the concave portion of the base material portion;
A method of manufacturing a polarizing plate, comprising: forming an elongated photoelectric conversion portion along the recess so as to be disposed in contact with the wiring portion.
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|---|---|---|---|---|
| WO2016059303A1 (en) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Sunpartner Technologies | Polarising photovoltaic module built into the screen of an electronic display device |
| JP2017083835A (en) * | 2013-02-04 | 2017-05-18 | 小米科技有限責任公司Ｘｉａｏｍｉ Ｉｎｃ． | Display device and equipment |
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2010
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